5.substancje polarne i niepolarne, oddziaływania między cząsteczkami, wiązania wodorowe i ich wpływ na właściwości wody, woda jak rozpuszczalnik, metody analizy jakości wody (zakres wiadomości z ćwiczeń laboratoryjnych)
substancje polarne i niepolarne
Polarność - właściwość indywiduów chemicznych polegająca na występowaniu w nich elektrycznego momentu dipolowego w wyniku nierównomiernego rozłożenia cząstkowych ładunków elektrycznych w ich objętości.Większość cząsteczek jest jako całość obojętna elektrycznie. Jednak w wielu z nich występują wiązania chemiczne z elektronami mocno przesuniętymi w stronę jednego ze związanych atomów. Powoduje to, że dana cząsteczka może mieć większą gęstość ładunku ujemnego w jednym miejscu i mniejszą w innym, dzięki czemu staje się dipolem elektrycznym.Przykładem takiej cząsteczki jest woda H-O-H (H2O). Elektrony w wiązaniach H-O są silnie przesunięte w stronę atomu tlenu, co powoduje, że na tym atomie zbiera się cząstkowy ładunek ujemny a na atomach wodoru cząstkowy dodatni. Kąt wiązań H-O-H nie wynosi 180° lecz jest to ok. 105°. Wszystko to razem powoduje, że od strony atomu tlenu cząsteczka wody jest naładowana ujemnie a od strony atomów wodoru dodatnio.W przypadku wielu związków chemicznych pomimo tego, że wiązania są spolaryzowane, na skutek symetrii budowy cząsteczka może pozostawać apolarna, np. CO2, CCl4, benzen C6H6.Polarne związki mają szereg własności, których nie posiadają cząsteczki apolarne. Są one np. w stanie solwatować czyli otaczać inne cząsteczki rodzajem kordonu, o ile te inne cząsteczki też wykazują własności polarne, co powoduje, że ciekłe związki polarne są dobrymi rozpuszczalnikami związków jonowych i innych związków polarnych. Cząsteczki polarne mają zwykle wyższe temperatury przejść fazowych (topnienie, krystalizacja, wrzenie itp.) niż analogiczne cząsteczki apolarne o zbliżonej budowie i masie cząsteczkowej. Najczęściej jest to efektem tworzenia przez nie wiązań wodorowych i silnych oddziaływań typu dipol-dipol.
Oddziaływania międzycząsteczkowe - inne niż wiązania chemiczne siły wiążące atomy i cząsteczki.
Do oddziaływań tych zalicza się (w kolejności od najsilniejszych do najsłabszych):
oddziaływania jon-jon (elektrostatyczne) - zachodzą między dwiema różnoimiennie naładowanymi cząsteczkami; od wiązań jonowych różni je to, że ładunek w oddziałujących ze sobą cząsteczkach nie jest skoncentrowany na jednym atomie, lecz jest zdelokalizowany na kilku-kilkunastu atomach. Siła ich oddziaływania jest proporcjonalna do 1/r2 (gdzie r - odległość między cząsteczkami). W przypadku ośrodka zawierającego inne ładunki (np. roztworu elektrolitu) efekt oddziaływania jest mniejszy. (Zobacz też: para jonowa.)
wiązania wodorowe - tworzą się, gdy atom wodoru z cząstkowym ładunkiem dodatnim jest współdzielony przez dwie cząsteczki, które posiadają atomy z cząstkowym ładunkiem ujemnym. Wiązania wodorowe, jeśli występują w obrębie jednej cząsteczki, są często traktowane jak słabe wiązanie chemiczne; jeśli jednak wiąże ono dwie lub więcej cząsteczek, można je traktować jako oddziaływanie międzycząsteczkowe.
oddziaływania trwały dipol - trwały dipol - tworzą się między cząsteczkami posiadającymi trwałe momenty dipolowe. Cząsteczki takie posiadają w jednych miejscach nadmiar ładunku ujemnego, a w innych jego niedomiar. Oddziałują one ze sobą tak jak jony - tyle, że oddziaływanie to jest słabsze, gdyż w grę wchodzą cząstkowe, a nie całkowite ładunki elektryczne, a także przyciąganiu pomiędzy ładunkami różnoimiennymi towarzyszy zawsze odpychanie pomiędzy ładunkami jednoimiennymi.oddziaływania van der Waalsa, zwane też oddziaływaniami Londona lub oddziaływaniami dyspersyjnymi - są to oddziaływania między trwałym dipolem i wzbudzonym dipolem lub między dwoma wzbudzonymi dipolami. W cząsteczkach, które nie posiadają trwałego momentu dipolowego, może on być wzbudzany przez cząsteczki z trwałym momentem; następnie taki wzbudzony dipol i trwały dipol oddziałują na siebie podobnie jak dwa trwałe dipole, tyle że znacznie słabiej. W cząsteczkach bez trwałego momentu dipolowego występują natomiast stochastyczne fluktuacje ich chmur elektronowych, powodujące powstawanie chwilowych momentów dipolowych. Cząsteczka posiadająca chwilowy moment dipolowy może go wzbudzić w cząsteczce sąsiadującej, wskutek czego obie cząsteczki mogą się nazwajem chwilowo przyciągać lub odpychać. Uśrednienie sił odpychających i przyciągających daje w wyniku oddziaływanie przyciągające proporcjonalne do 1/r6. Oddziaływania van der Waalsa wynikają m.in. z korelacji ruchów elektronów pomiędzy oddziałującymi atomami - dlatego w metodach obliczeniowych nieuwzględniających korelacji elektronowej sił tych praktycznie nie ma.Należy również uwzględnić fakt, że dla małych odległości pomiędzy atomami czy cząsteczkami pojawia się oddziaływanie odpychające pomiędzy powłokami elektronowymi, wynikające z obowiązywania zakazu Pauliego.
woda jak rozpuszczalnik
Woda jest powszechnym rozpuszczalnikiem związków ustrojowych i niezbędnym uzupełnieniem pokarmu wszystkich znanych organizmów. Uczestniczy w przebiegu większości reakcji metabolicznych, stanowi środek transportu wewnątrzustrojowego: np. produktów przemiany materii, substancji odżywczych, hormonów, enzymów. Reguluje temperaturę. Stanowi płynne środowisko niezbędne do usuwania końcowych produktów przemiany materii. Woda stanowi średnio 70% masy dorosłego człowieka, w przypadku noworodka ok. 15% więcej, 60-70% limfy, 95% osocza krwi, 90% liści, owoców, 20% kości, 10% szkliwa zębów, tkanki tłuszczowej. Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji polarnych. Większość występującej w przyrodzie wody jest "słona" (około 97,38%), tzn. zawiera dużo rozpuszczonych soli, głównie chlorku sodu. W naturalnej wodzie rozpuszczone są gazy atmosferyczne, z których w największym stężeniu znajduje się dwutlenek węgla.Woda naturalna w wielu przypadkach przed zastosowaniem musi zostać uzdatniona. Proces uzdatniania wody dotyczy zarówno wody pitnej jak i przemysłowej.
metody analizy jakości wody-to jest to wszystko co robiliśmy na laborkach, znaczy np. czy jest kwaśna zasadowa woda to chodzi o to, materiały sna chomiku